武小惟，薄瑞峰，任 鑫，沈兴全

(1.中北大学机械工程学院，山西 太原 030051) (2.山西省深孔加工工程技术研究中心，山西 太原 030051)

现代科学技术的日益发展与进步给机械加工制造行业带来了源源不断的技术支持和发展导向。在所有的机械加工制造行业中，机床制造业可谓是一项及其重要的机械加工产业链，因为各种产品零部件的加工都离不开机床的加工。作为现代社会发展的重要产业，机床制造业也逐渐朝着高精度、高效率、高环保以及全自动化的方向不断迈进。传统机械加工设计多以保守设计为主，这样会造成材料浪费，加工难度大，随之而来的轻量化设计逐渐成为机械加工设计的新方向[1-2]。对主轴箱进行轻量化设计有助于提升机床的工作效率[3]。此前，国内外学者在该领域已经取得了一些成就，他们利用有限元结合优化设计的方法实现了对加工中心立柱和车削中心床鞍的轻量化设计[4-7]。周孜亮等[8]利用ANSYS Workbench中的有限元分析和优化模块对箱体进行了轻量化设计。牛颖等[9]在对主轴箱进行静动态分析的基础上进行多目标尺寸优化设计，优化后主轴箱质量降低，刚度提高。

本文从轻量化的角度出发，在静力学和动力学分析的基础上建立了TBT-ML500深孔钻床主轴箱的优化模型，得到了最优的尺寸。

1 有限元模型的建立

1.1 三维模型的建立

首先在三维建模软件SolidWorks中创建主轴箱的三维几何模型，在建立几何模型时将倒角以及沉头孔等影响有限元分析计算的模型特征简化，从而保证后面建立有限元模型时网格划分的质量和有限元计算时的精度，避免出现应力集中现象，使分析结果更加接近于实际的工作情况。……